如果一个行星的大气中有很多甲烷，那么很可能是生命的原因
超强大的詹姆斯·韦伯太空望远镜即将推出。一旦部署它并在地球太阳拉格朗日点2（Earth-Sun Lagrange Point 2）上就位，它将开始工作。它的工作之一是检查系外行星的大气并寻找生物特征。应该很简单，对吧？只需扫描大气层，直到找到氧气，然后合上笔记本电脑，然后去酒吧狂热，五彩纸屑（特殊活动中撒的纸屑）和诺贝尔奖将会等着您。
当然，《今日宇宙》的读者知道它比这更复杂。
实际上，氧的存在不一定是可靠的。甲烷可以发出更强的信号来指示生命的存在。
寻找生命迹象时，在行星大气中寻找氧气似乎是显而易见的事情，但事实并非如此。它的存在与否不是一个可靠的指标。地球的历史清楚地表明了这一点。
现代地球的大气层中含有大约21%的氧气，我们知道大部分来自地球海洋中的生物。但有一个问题：一旦古代地球上的蓝藻开始产生氧气作为光合作用的副产品，它仍然需要很长的时间，大气才变得含氧，大概需要十亿年。
如果我们检查了系外行星，发现没有氧气，然后继续探索其他行星，却没有意识到在向行星充氧的阶段该行星也可能存在有生命，该怎么办？如果我们还早十亿年，而生命还没有充实系外行星的大气，该怎么办？岩石行星上有许多氧气池，除非这些氧气池变得饱和，否则不会在大气中发现生物产生的氧气。
这就是地球上发生的事情，这就是我们期望在其他岩石世界上发生的事情。在地球上，地质活动将岩浆从地幔搅动到地壳上。例如，许多地幔物质，如铁与大气中的氧气结合，将氧从大气中抽出来，从而降低了大气中氧的含量。
这是行星科学家专注于其他事物（例如甲烷（CH4））的原因之一。在一篇新论文中，研究人员研究了甲烷发出生物活性信号的潜力。他们说，行星大气中的大量甲烷不太可能来自火山，并且很可能具有生物学起源。
该论文的标题是“地球上火山喷发的大量甲烷是不可能的，并加强了甲烷作为生物特征的理由”。 主要作者是华盛顿大学地球与空间科学系的尼古拉斯·沃根（Nicholas Wogan），以及华盛顿大学虚拟行星实验室的作者。该论文发表在《行星科学杂志》上。
在遥远的系外行星大气层中检测潜在的生物特征（如甲烷）非常棘手。 但是，一旦检测到类似甲烷的气体，就需要更努力的工作。它的存在必须在行星本身的背景下进行研究。
图注：如图所示，其主镜已完全部署，NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜是NASA迄今为止建造的最大，技术最复杂的太空科学望远镜。
生物特征研究人员并没有闲着等待詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射。他们在用望远镜检测生物特征方面投入了大量精力。 科学家们提出，甲烷和二氧化碳含量不平衡的行星大气可能是很强的生物特征。作者在论文中指出：“……很少有研究探索非生物甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）以及相关联线索的可能性。” 在这种情况下，非生物手段是火山。
作者希望使用热力学模型来研究类地行星上火山岩浆的放气是否会将甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）排放到大气中。本质上，他们发现火山不太可能产生与生物来源相同数量的甲烷。
这主要是因为氢喜欢停留在岩浆中。水（H2O）在岩浆中高度可溶，限制了脱气的H量，因此限制了行星大气中甲烷（CH4）的含量。另一个原因是甲烷（CH4）本身需要低温岩浆才能除气，而地球上的大部分岩浆是较高温度。
作者发现，在那些火山喷发会产生大量甲烷的极不可能的情况下，它们也会产生二氧化碳。与现代地球相比，古代古生地球在火山活动方面要活跃得多。在古细菌时代，地球的热流是目前的三倍。根据这项研究，它产生的岩浆可能是现代地球的25倍，甲烷含量也高得多。但是产生所有甲烷的相同活动也会产生更多的二氧化碳。作者指出，这是一个可检测的假阳性。但是，如果检测到大量甲烷而没有伴随的CO2含量，那么这是一个更可靠的生物特征。
作者说，至少在任何类地球的行星上，如果不调用生物资源就很难解释甲烷和二氧化碳的探测。他们还得出结论，在大气中检测到的少量或可忽略不计的一氧化碳会增强甲烷+二氧化碳的生物特征，因为“……生命容易消耗大气中的一氧化碳，同时减少火山气体可能导致一氧化碳在行星的大气中积聚。”
研究人员在总结性警告中指出，这项工作全部基于我们对太阳系中地球和其他行星的了解。目前尚不清楚该知识可以扩展到数千个不同系外行星的程度。
